1月24日,随着左线盾构机刀盘在青秀山站缓缓破壁而出,由中铁隧道局承建施工的南宁轨道交通3号线2标青秀山站至市博物馆站过江区间过江隧道胜利贯通,标志着公司在南宁地铁工程建设中第二次成功穿越邕江,再次展示了中铁隧道局集团穿江越海的建设施工水平。

南宁轨道交通3号线青秀山站至市博物馆站盾构区间隧道左线长度1990.8米,隧顶埋深8.8米至65米,其中穿越邕江段长为420米,最大水深31米,区间隧道线路设计纵向为V字坡,线路最大坡度为3‰,区间地层主要是圆砾层、泥岩、钙质泥岩地层,易出现刀盘结饼、刀具磨损、隧顶覆土易击穿出现冒顶、盾尾漏浆等施工风险,盾构掘进安全风险高,为南宁轨道交通土建I级重大风险源,是轨道交通3号线关键性控制工程。
作为3号线下穿邕江的隧道,盾构掘进过程中面临着诸多风险:一是泥水盾构在复合地层、泥岩、钙质泥岩中掘进刀盘易结饼、刀具磨损、隧顶覆土可能被击穿出现冒顶、盾尾漏浆等施工风险;二是近距离侧穿南宁大桥,如何确保掘进顺畅,保证大桥安全,是本工程施工难点;三是长距离江底掘进过程中刀盘刀具磨损厉害、带压进仓作业,以及V形坡中有轨运输安全管控风险;四是附属结构冷冻法和矿山法施工的风险;五是大埋深地层压力大,隧顶水位高,弱透水性,施工过程中如何确保盾构机整体密封、盾尾密封的安全;六是盾构机出洞后在矿山法隧道内空推160米、平移以及在60余米超深基坑中盾构拆卸吊出安全风险管控。可以说,该区间盾构施工,汇集了南宁轨道交通工程建设的绝大部分攻坚难点,具有极大的挑战性。
担负青市盾构区间施工的中铁隧道南宁轨道交通3号线项目部全体员工直面挑战,面对诸多施工难题,始终坚持“优质高效、重信守诚”的企业精神,充分发挥专业化队伍的优势, 周密部署,精心组织,依靠公司的技术和专家优势,在业主、监理、设计、咨询等参建单位的帮助下,不断摸索总结经验,优化施工方案,积极主动采取各种措施确保正常生产,在复杂地层掘进施工中,大力开展科技攻关,先后攻克了江底复杂地层掘进难题,实现了施工技术突破,为国内同等地质条件下过江盾构掘进施工积累了宝贵经验。
地质情况的准确把握,施工方案的科学制定,为施工工艺的选择提供良好依据。为避免刀盘上方坍塌,采用泥膜护壁工艺,在保证地层的自稳和气密性后,进行带压开仓换刀、更换尾刷;通过不断摸索,大胆尝试在盾构掘进中添加高分子聚合物、膨润土和对管片进行二次注浆封堵隧道后方来水;对不同地质情况进行分析、总结,并及时调整掘进参数,为盾构顺利掘进提供了详细的地质资料;借鉴二号线同类地质施工经验, 采用激光自动导向系统,配合人工测量,保持盾构机姿态和隧道线型控制;确保了软硬不均地层条件下掘进的顺利推进;同时,加强同步注浆、二次补充注浆施工研究,有效填充了管片背后的空隙,使左右线盾构掘进安全通过了江中复杂地层段,为实现按期贯通目标奠定了基础。
刀盘的改造和刀具的优化配置,提高盾构机的施工效率。左线盾构始发以来,掘进过程中,先后经历了大卵石地层,泥岩和圆砾复合性地层,全断面泥岩地层,钙质泥岩和细砂岩复合地层,全断面细砂岩等不同地层;项目部根据不同地层的特点对刀盘刀具的影响程度和刀具本身(滚刀和撕裂刀)的特性,多次召开内外专家会进行分析和评估,对刀盘进行改造、刀具进行优化配置。一是大砾石频繁堵塞采石箱难题,进行研究,多次对采石箱进行改造,大大缓解了大粒径砾石块堵塞采石箱及出浆管路的现象。二是对刀盘进行了针对性的设计和改造;三是先后调整刀具布置和刀具合金设计,通过配置全盘滚刀以及球齿滚刀、宽刃滚刀及双联滚刀的不同配置,有效地减少了刀具磨损;大幅度提高刀具耐磨性,四是根据掘进参数的变化,进行分析评估,合理选择换刀位置,确保了刀具不发生过度磨损后造成刀盘磨损问题,大大提高了穿越邕江期间的安全性和施工效率。五是针对剩余工程存在的施工风险,加大了对盾构机及后配套的维修、保养;并采购了一批适合不同地层的刀具和刀圈,进一步优化掘进参数,加强环流保证出碴顺畅,提高掘进速度,以减少换刀频次和开仓的风险。
掘进参数的科学制定和严格执行,确保施工生产的稳步推进。针对不同地层的特点,项目部管理、技术人员不断摸索和总结,制定了不同地层盾构机掘进参数,并严格实施,禁止盲目掘进;同时,根据掘进参数的变化情况,及时制定措施,采取停止掘进,加大刀盘转速、大流量循环等方式,以缓解刀盘及面板结饼、仓内渣土滞排等现象,根据扭矩推力持续增大而掘进速度降低到一定值时,即可判断刀具已出现磨损,通过分析判断刀盘刀具的磨损程度,选择适时开仓换到位置,进行开仓换到,提高了效率,通过科学合理的盾构参数动态调整、控制,盾构机顺利通过了下穿邕江,突泥涌水I级重大风险源。
行之有效的施工管理和技术措施,保证大埋深地层施工安全。盾构掘进安全过江后,在穿越高水位、弱透水性、大埋深区域施工中,为了减少对盾构机整体密封、盾尾密封的影响,一是将盾尾密封由原设计的3道钢丝刷、2道油脂腔优化为4道钢丝刷、3道油脂腔,经实验效果评定,盾尾密封最大工作压力已大大的超过地层及地下水压力。二是中盾和盾尾的连接方式为嵌入式,内部采用螺栓连接、外部采用焊接方式进行,并在前中盾内设置1道唇行密封和1道紧急密封,唇形密封和紧急密封前设置8个黄油注入孔,紧急密封后设置8个盾尾油脂注入孔,日常通过黄油及盾尾油脂的注入孔注入油脂,确保中盾、盾尾密封效果,当出现漏浆时,可通过向应急气囊内压注高压气,将唇形密封条顶起,减少密封条和中盾间隙,并通过紧急密封后设置的盾尾油脂注入孔注入盾尾油脂,确保中盾和盾尾的整体密封效果。三是加强施工过程中盾尾刷保护。
良好有效的管理是施工顺畅和施工进度的保证。开工以来,项目部加强内控管理,严格按照设计要求和施工规范指导施工,加大监督检查力度,严格过程控制,执行工序卡死制度,杜绝违章作业,通过不懈努力,在盾构机穿越邕江期间,掘进速度一直保持稳中有升的势头,左线日平均进度6.8环,右线日平均进度6环,在泥水盾构施工中保持了较高水平,有效地缩短了盾构机过江时间,降低了过江施工安全风险,受到了业主及中国中铁指挥部等的高度评价。
青市盾构过江区间左线隧道的胜利贯通,不仅实现了业主提出的预期工程目标,为后续联络通道施工创造了条件,更为工程建设取得最终胜利奠定了坚实基础。